Как выбрать ИБП для ЦОД: с учетом потребностей и выгод
ИБП для ЦОД: особенности выбора
К сожалению, мы не застрахованы от скачков напряжения и аварийных ситуаций. А перебои в сети и отключение электроэнергии приводят к поломкам, простоям ЦОД и убыткам.
Поможет правильный ИБП: он работает с входной сетью с широким пределом напряжений и частот и защищает от перебоев. Расскажем, как выбрать эффективный ИБП для дата-центра.
Как оценить ИБП: основные критерии
Возможность не переплачивать. Хорошо, если производитель предлагает широкую линейку продуктов, чтобы вы могли подобрать оборудование под задачу и не платили за мощности и функции, которые вам не нужны.
Насколько просто обслуживать ИБП.
Простота в обслуживании подразумевает:
- легкую замену модулей;
- возможность удаленного наблюдения за работой ИБП;
- возможность заказать у производителя запасную деталь и ее быстрая доставка.
- наличие сервисных центров и складов поставщика в вашем городе.
Срок поддержки. К примеру, заявленный срок службы ИБП – 15 лет и такой же срок технической поддержки. Есть риск, что вы не найдете запчастей в случае поломки, они будут сняты с производства. Избегайте ИБП от производителей-монополистов — бывают проблемы с покупкой и заменой комплектующих. Лучше, если обслуживанием выбранной модели ИБП занимается и вендор, и другие компании.
Сколько места занимает ИБП. Площади под ЦОД — дорогое удовольствие. Чем компактнее ИБП, тем больше места остается для ИТ-оборудования. Например, можно заменить свинцовые батареи литий-ионными, они намного компактнее.
Обращайте внимание, где расположены вентиляционные секции — сверху или в задней стенке. Если в стенке, то придется ставить модули на расстоянии 80—100 см от стены и другого оборудования. Для плотной установки модулей подойдут ИБП с вентиляцией наверху.
Связь цены ИБП с его сроком службы. У надежных производителей высокая стоимость сопряжена с большим сроком службы и окупается в долгосрочной перспективе. Например, свинцовые аккумуляторы дешевле литий-ионных, но срок их службы меньше.
Тип выходного сигнала. В паспорте ИБП должно быть указано, что тип выходного сигнала — чистая синусоида или «чистый», «гладкий», «правильный» синус, или синусоидальная форма. Любая другая синусоида (аппроксимированная, модифицированная, ступенчатая, моделированная) или квази-синус не подходят для ЦОД!
Совместимость ИБП и генераторов. Смотрите, чтобы номиналы ИБП и дизель-генераторов не были одинаковыми. Номинальная мощность генератора должна быть в 1,5 раза выше номинальной мощности ИБП. Если генератор работает на газе, то мощность еще больше.
Как выбрать ИБП, минимизирующий человеческий фактор
Выбирайте ИБП с дружественным интерфейсом: русскоязычным дисплеем, цветными индикаторами, по которым удобно определять состояние блоков, со звуковыми сигналами, с кнопками на случай зависания электроники. Должно быть исключено случайное нажатие кнопок.
Хорошо, если у ИБП есть следующие функции:
- Запись во внутреннюю память всех скачков тока и напряжения во время аварий. Тогда сотрудники смогут быстро найти причину сбоя и устранить проблему.
- Самотестирование, Self-aging — позволит оценить состояние ИБП и аккумуляторных батарей в любой момент времени.
- Возможность агрегирования нагрузки — при падении нагрузки ниже определенного уровня, например на 30–50 %, система автоматически отключит лишние модули. При такой настройке КПД в штатном режиме может поддерживаться на уровне 94–96 %. Это снизит расходы на кондиционирование и электроэнергию. Функция особенно полезна для ЦОД, где нагрузка часто меняется, или при масштабировании. Также эта функция позволит увеличить срок службы силовых модулей ИБП. Часть модулей будет в режиме ожидания, что снижает износ компонентов.
Желательно, чтобы у ИБП был внешний байпас — в случае поломки ИБП он позволит обесточить шкаф и модули для ремонта, не прерывая работу дата-центра. У большинства ИБП байпас внутренний, и в случае экстренного ремонта «железа» приходится отключать весь ЦОД. Простои — потерянные деньги.
Что выбрать: моноблочные или модульные ИБП
№ 1 Моноблочные. Выходную мощность обеспечивает один силовой блок. Если захотите увеличить мощность, то придется параллельно к ИБП подключать еще один аналогичный блок. Это потребует расходов на монтаж распределительных щитов, кабелей, коммутационных панелей. Плавно наращивать мощность не получится.
Для каких ЦОД подходят:
- небольших корпоративных, где не планируется расширение;
- для мощных коммерческих, где сразу планируется большая загрузка.
№ 2 Модульные. Состоят из отдельных силовых блоков, которые работают сообща. Если захотите увеличить мощность, то докупаете модули и подключаете к блоку. Можно плавно наращивать мощность.
Если у вас коммерческий ЦОД, то на старте клиентов может быть мало и дата-центр будет загружен не полностью. Постепенно клиентская база увеличится и потребуется масштабирование. В случае с модульными ИБП по мере роста мощности вы сможете докупать блоки.
Преимущества модульных ИБП:
- быстрая замена;
- добавление модулей «на горячую» без отключения ЦОД;
- для монтажа не нужны специальные инструменты — все могут сделать сотрудники дата-центра.
Система быстро восстанавливает работоспособность. Это делает бизнес-процессы непрерывными, без внеплановых простоев, убытков, недовольства клиентов и руководства.
Для каких ЦОД подходят: для любых в офисах, отдельных зданиях, с масштабированием и без, малой, средней и высокой мощности. Например, ИБП Delta Modulon DPH Series 500 кВА для мегаваттных ЦОД имеет лучший в мире КПД и показатель плотности мощности, все 500 кВА в одной стойке.
Нюансы: уточняйте, есть у выбранной модели ИБП вертикальное варьирование мощности за счет подключения модулей, то есть можно ли в каждую стойку встроить еще несколько модулей.
Что надежнее: моноблок или модули?
Есть правило: чем больше компонентов в системе, тем меньше ее надежность. С этой точки зрения моноблочные ИБП выигрывают. У модульных ИБП много блоков и разъемов, каждый из них — место потенциальной аварии.
Но и это проблема решена: современные модульные ИБП имеют двойное резервирование всех критически важных узлов.
Однако в ИБП для ЦОД важнее не отказ, а время восстановления системы. И в этом случае выгоднее модульные ИБП, потому что модули заменяют без простоев ЦОД. На монтаж уйдет не больше получаса. На замену и демонтаж моноблоков уходит от пары часов до пары дней.
Любая поломка в моноблоке приводит к отключению от сети или к переходу в режим байпаса. Это требует полного резервирования мощностей, иначе ЦОД остановится.
Что выгоднее: моноблок или модули?
Моноблочные ИБП дешевле. Однако при их масштабировании стоимость системы может возрасти в два раза за счет прокладывания кабелей, монтажа щитов и коммутационных панелей. Кроме того, у моноблоков большой шаг мощности в 200–400 кВА, поэтому система часто избыточна и энергозатратна по сравнению с модульным ИБП.
Высоки расходы на монтаж и обслуживание. Заменить моноблок может только сотрудник сервисной службы, а не персонал ЦОД. Моноблоки весят до тонны и более, их труднее поднять на этаж, внести в помещение. Модульные блоки весят по 30–40 кг.
Модульные ИБП умеют отключать ненагруженные модули и поддерживают режим энергосбережения. У ИБП модульного типа шаг наращивания мощности всего по 20–60 кВА в зависимости от модели, и вы можете создавать оптимальные системы, снижая энергопотребление.
Пример. Допустим, вам нужна мощность в 660 кВА. Если строить моноблоками, то понадобятся четыре моноблока по 200 кВА, то есть 800 кВА общей мощностью. Итого избыточность — 140 кВА. Но если брать модульные блоки с небольшим шагом по 60 кВА, то понадобится 11 модулей без избытка.
Модульные ИБП зачастую избыточны в сложных распределенных системах. Для них выгоднее традиционные моноблочные ИБП, которые масштабируются параллельно.
Статический или динамический ИБП: что выбрать
Статические ИБП
Это классические трехфазные ИБП двойного преобразования (online ИБП), которые соединяются в систему с дизель-генераторными установками. В их конструкции нет движущихся деталей, кроме вентилятора. Работают на аккумуляторах. Есть также однофазные статические ИБП, они подходят для узлов небольшой мощности.
ИБП online надежен: какими бы ни были колебания, ЦОД получит оптимальный по напряжению ток. Это хорошо защищает оборудование от некачественной электроэнергии.
Плюсы: проверяют раз в год, служат в нормальных условиях на 50 % дольше динамических.
Минусы: для батарей нужно предусмотреть место, вовремя их обслуживать, проводить тест разрядки, менять.
Для каких ЦОД подходят: для большинства дата-центров как с мощностью до 200 кВт, так и для более крупных ЦОД.
Динамические (дизель-роторные или DRUPS)
В их конструкции есть вращающийся маховик, который передает питание в случае аварии и запасает энергию в штатном режиме. Нет батарей, ИБП сами сохраняют энергию и включаются при отключении электроэнергии.
Плюсы: не нужно покупать и регулярно проверять батареи.
Минусы: резервируют всего 20–30 секунд, а далее ЦОД переключается на генераторы. Поэтому дизель-генераторы в такой системе должны работать идеально, времени на ремонт не будет: исключены такие проблемы, как застывшая солярка, завоздушивание, проблемы со стартерами, системой управления.
Для каких ЦОД подходят: идеальны для режимных объектов и мощных ЦОД с нагрузкой в мегаваттах.
Как выбрать тип аккумуляторных батарей для ИБП в ЦОД
Батареи статических ИБП работают могут быть следующих типов.
№ 1. Свинцово-кислотные батареи — необслуживаемые VRLA (Valve Regulated Lead-Acid) и наливные flooded-cell battery. Постепенно устаревают, но подходят любым современным ИБП.
Плюсы: стоят недорого, продаются везде. До 1000 циклов, имеют низкий саморазряд.
Особенности: VRLA могут монтироваться в шкафы и стойки. Наливные дольше служат, но объемнее, и их не поместить в шкафы, они требуют хорошей вентиляции. При повышении температуры даже на 5 °С срок службы сокращается на год и более.
Минусы: свинцовые батареи могут «умирать» за 2–3 года без циклов заряда/разряда, их нужно постоянно обслуживать, чтобы в час икс они не подвели.
№ 2. Литий-ионные батареи, Li-ion. Выдерживают в два раза больше циклов перезарядки и в три раза легче свинцовых при одинаковой емкости, экономят площадь до 80 %. Выдерживают до 5000 циклов зарядки против 1000 циклов свинцовых батарей. Саморазряд — всего 1–2 % в месяц.
Минусы: дороже свинцовых. Для перехода на них может понадобиться новое ПО. С ними работают не все ИБП, это новая технология. Пример ИБП online с литиевыми аккумуляторами – компактный Amplon RT 5-20 кВт с высокой плотностью мощности и стабильностью.
Для кого подходят: для любых ЦОД, проектирования корпоративных ЦОД в офисном здании, где есть ограничения по нагрузке на перекрытия. Ими можно заменить свинцовые батареи при модернизации ЦОД.
Крупным ЦОД тоже выгодно использовать Li-ion. Но переходить на эти батареи лучше, пока система бесперебойного питания не старше пяти лет, чтобы батареи отработали весь свой срок эксплуатации. Иначе ИБП устареет раньше.
№ 3. Никель-цинковые батареи. Компактнее, меньше весят, экономят площадь ЦОД. У них выше удельная мощность, чем у литий-ионных батарей, поэтому можно закладывать в проект меньше площади под монтаж, сэкономить на установке шкафов и прокладывании кабелей.
Никель-цинковые батареи безопаснее литий-ионных. Они работают в широком температурном диапазоне от −40 °C до +43 °C. Нет нужды в мощных системах вентиляции, кондиционирования, противопожарных решениях, что тоже выгодно.
Минус: не держат заряд как новые после 30–50 циклов, быстро заряжаются и разряжаются. Мало распространены и дорого стоят, пока что такие батареи — новая технология.
Любые батареи нужно регулярно проверять! Особенно свинцовые старше трех лет. Часто на тесте выясняется, что они подразрядились и выдерживают не всё заявленное время – например, вместо 120 секунд отрабатывают только 30.
Выбирайте ИБП с поддержкой разных батарей, тогда у вас будет альтернатива при модернизации. При отключении электроэнергии емкость батарей должна быть рассчитана на работу 5–30 минут при полной нагрузке ИБП. Если у ЦОД нет генераторов, то заряда должно хватать на период от 30 минут до 8 часов.
Читайте также: Профилактическое и сервисное обслуживание ИБП и серверных помещений.
Какое количество блоков ИБП вам нужно: считаем по схеме резервирования
Количество резервных блоков ИБП определяется по схеме резервирования. Схему выбирают в зависимости от класса требований к ЦОД по стандарту TIA-942.
Выберите, какой тип надежности ЦОД вам необходим для резервирования по классу надежности ЦОД
Как правило, небольшой корпоративный ЦОД не нуждается в уровне Tier IV, вполне достаточно Tier II или III, своевременного тестирования и проверки батарей. Большинство коммерческих ЦОД в России и СНГ соответствуют Tier III.
Пример расчета количества блоков ИБП в зависимости от схемы резервирования.
Схема N+1 — резерв с одним элементом. Например, вам нужна мощность в 400 кВА. Тогда по схеме вы подключаете три модуля по 200 кВА, один модуль будет избыточным и предотвратит аварию в случае отказа.
Схема 2N — полное дублирование, обычно проводится как параллельные линии питания с равными мощностями. Если нужна нагрузка 400 кВа, то по схеме вы ставите две линии общей мощностью по 400 кВа — 2 блока по 200 кВА в каждой. Итого четыре блока по 200 кВА.
Схема 2 (N+1) — это защита уровня Tier IV для ЦОД повышенной надежности. Так, для мощности системы в 400 кВА мы делаем две линии с тремя блоками в каждой по 200 кВА. Всего шесть блоков по 200 кВА.
Старый друг лучше новых двух. Или нет?
Новые ИБП часто дают более высокий КПД по сравнению с устаревшими моделями, и их покупка может быть выгоднее, чем модернизация старого ИБП. Затраты быстро окупятся за счет энергосбережения.
Если у ИБП более 10 лет не обновлялись компоненты, то такую систему нельзя назвать надежным источником питания.
Батареи ИБП служат до восьми лет при max сроке службы в 10 лет и до 5 лет при max сроке службы в 6 лет. В среднем конденсаторы приходится заменять каждые 5 лет, транзисторы и вентиляторы – раз в 8–10 лет, платы питания и силовые блоки – раз в 10–12 лет.
Читайте подробно: Почему новый ИБП выгоднее, чем модернизированный старый: опыт компании Linxdatacenter.
Как учитывать мощность при выборе ИБП
Мощность ИБП и емкость батарей рассчитывают исходя из времени, которое потребуется для переключения ЦОД на дизельные генераторы. На практике корпоративным ЦОД обычно нужны мощности до 300–400 кВт, для коммерческих ЦОД — мегаватты.
Мощность указывается в проекте и обычно с запасом в 20 % на случай пиковой потребности и снижения температуры в помещении. Тем более, что ИБП не работает с максимальной нагрузкой.
Централизованная или распределенная система ИБП?
Архитектура системы бесперебойного электропитания в ЦОД может быть построена по трем схемам.
№ 1. Централизованная система. Вся нагрузка ЦОД подключается к мощному ИБП или группе устройств. Упрощает масштабирование. Можно не тратить место в стойке на ИБП, а поставить туда еще один сервер.
Для каких ЦОД подходит: для мощных. Первоначальные затраты на внедрение высокие, но масштабировать выгодно — вы закладываете запас разово, и дальше не придется закупать модули и привлекать к работе людей.
Какой ИБП нужен: подойдет мощный трехфазный ИБП или модульный ИБП с той же мощностью.
Читайте также: В одном помещении с серверами или в отдельной комнате: где разместить ИБП?
№ 2. Распределенная система. ИБП устанавливаются в стойки или рядом с серверами. Для каждой нагрузки или группы нагрузок есть отдельный ИБП, который работает автономно от других устройств системы. Оборудование простаивает реже, чем в централизованной системе. Такую систему проще масштабировать, легче менять конфигурацию, но и управлять ею сложнее.
Какой ИБП нужен: подойдут однофазные ИБП необходимой мощности. Для компактных ЦОД подходят ИБП до 1 кВА, для мощных ЦОД — ИБП от 1 кВА. Часто используют маломощные легкие ИБП, которые легко переносить и можно быстро заменить в случае аварии. В больших распределенных схемах хорошо работают моноблочные ИБП с широким шагом мощности.
Минусы: сокращает полезное пространство из-за монтажа в стойку. Сложное администрирование. Нужна вентиляция, охлаждение.
Для каких ЦОД подходит и не подходит: подходит для небольших корпоративных ЦОД, где справляются своими силами. Позволяет масштабировать постепенно, докупая оборудование. Крупным компаниям это может быть невыгодно из-за ручного монтажа и трат на работу инженеров. Если есть возможность установить всё разово и большими блоками, то распределенная схема слишком трудоемка.
№ 3. Комбинированная или двухуровневая. В ней есть центральный ИБП и ИБП второго уровня для обслуживания критических нагрузок.
Какой ИБП нужен: для центрального подойдет трехфазный мощный ИБП, а для второго уровня — менее мощные однофазные ИБП.
***
Остались вопросы? Эксперты компании «Темпесто» помогут рассчитать мощность и подобрать выгодный ИБП для вашего проекта.